數(shù)電課程設(shè)計報告30秒計時器

.PAGE.課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)生：專業(yè)班級：指導(dǎo)教師：工作單位：題目:30秒計時器電路設(shè)計摘要1Abstract21系統(tǒng)原理框圖22方案設(shè)計與論證22.1秒脈沖發(fā)生電路42.2控制電路52.3計數(shù)電路72.4譯碼及顯示單元電路82.5報警電路錯誤！未定義書簽。3單元電路的設(shè)計113.1秒脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計113.2計數(shù)電路的設(shè)計113.3控制電路的設(shè)計133.4譯碼及驅(qū)動顯示電路設(shè)計123.5報警電路163.6電路總圖144仿真結(jié)果及分析154.1時鐘結(jié)果仿真錯誤！未定義書簽。4.2秒鐘個位時序圖錯誤！未定義書簽。4.3報時電路時序圖錯誤！未定義書簽。4.4測試結(jié)果分析錯誤！未定義書簽。5心得與體會錯誤！未定義書簽。6參考文獻(xiàn)17..摘要計時器在人類生活中有著非常重要而廣泛的應(yīng)用，古時候人們就開場用沙漏和水漏做定時工具，隨著科技和社會的開展，人們開場用全新的方法來改造計時器以到達(dá)準(zhǔn)確計時的目的?；@球競賽計時器就是一種典型的計時器的應(yīng)用。在籃球比賽中規(guī)定球友持球的時間不能超過30秒，否那么就是犯規(guī)。本課程設(shè)計的"籃球競賽30秒計時器〞，可用于籃球比賽中，用于對球員持球時間進(jìn)展30秒限制，一旦球員持球的時間超過了30秒，它將自動報警從而判定刺球員的犯規(guī)。本文設(shè)計用的是實現(xiàn)以中小規(guī)模集成電路設(shè)計計時器的方法，它是一種典型的數(shù)字電路，其中包括了組合邏輯電路和時序電路。它是由時鐘脈沖產(chǎn)生電路、計數(shù)電路、譯碼驅(qū)動及顯示電路、報時電路及電源電路組成。時鐘脈沖采用555定時器構(gòu)成多諧振蕩電路產(chǎn)生，。。。。通過EDA軟件Multisim10繪制了電子電路仿真原理圖，并進(jìn)展仿真，同時用萬能板焊接制作了硬件實現(xiàn)電路。..AbstractClock，asweallknow，iswidlyandimportantlyusedinhumanlife.inancient,ourancestorbegantousesandglassandhourglassastimework,but,withthefastdevelopmentofscienceandsociaty,peoplestartusingallnewmethodtochangeoutclockandmakeitmoreexacat.Basketballgameisaparticularfieldtouseclock.thereisaruleinbasketballgamethatplayercan’tholdtheballexceed30seconds,otherwiseitisafoul.〞the30secondsclockinbasketballgame〞designedinmycoursedesigncanusedinbadketballgame,tolimitedplayersholdtheballin30seconds.onesplayersholdballover30secondsitwillgiveanalarmbyitselftojudgetheplayerisfoul.Whatthepaperuseisthedesigntorealizemediumscalewithintegratedcircuitdesignmethod,itisakindoftypicaldigitalcircuits,includingtheportfoliologiccircuitandthesequentialcircuits.Itisconstitutebytheclockpulsecircuits,countingcircuit,decodedriveanddisplaycircuit,chimecircuitandpowercircuitponent.Clockpulse555timingconstitutebymultipleresonanceswingcircuitproduce,...wedrawselectroniccircuitsimulationprinciplechartandsimulationthroughMultisim10EDAsoftware,atthesametimeweusetheuniversalplateweldingtomadehardwarerealizationcircuit.1系統(tǒng)原理框圖圖SEQ圖\*ARABIC1系統(tǒng)原理框圖秒脈沖發(fā)生器計時器秒脈沖發(fā)生器計時器譯碼顯示電路控制電路報警電路外部操作開關(guān)1秒脈沖發(fā)生器：秒脈沖信號發(fā)生器需要產(chǎn)生一定精度和幅度的矩形波信號。實現(xiàn)這樣矩形波的方法很多，可以由非門和石英振蕩器構(gòu)成，可由單穩(wěn)態(tài)電路構(gòu)成，可以由施密特觸發(fā)器構(gòu)成，也可以由555點哭構(gòu)成等。不同的電路隊矩形波頻率的精度要求不同，由此可以選用不同電路構(gòu)造的脈沖信號發(fā)生器。本實驗中由于脈沖信號作為計數(shù)器的計時脈沖，其精度直接影響計數(shù)器的精度，因此要求脈沖信號有比擬高的精度。一般情況下，要做出一個精度比擬高的頻率很低的振蕩器有一定的難度工程上解決這一問題的方法就是先做一個頻率比擬高的矩形波震蕩器，然后將其輸出信號通過計數(shù)器進(jìn)展多級分項，就可以得到頻率比擬低精度比擬高的脈沖信號發(fā)生器，其精度取決于振蕩器的精度和分級項數(shù)。2．30秒減法計數(shù)器：30秒減法計數(shù)器采用74LS192設(shè)計，74LS192是十進(jìn)制同步加法|減法計數(shù)器，采用8421BCD碼編碼，具有直接清零異步置數(shù)功能。74LS192的邏輯功能表如下：CPUCPDLD'CR操作××00置數(shù)↑110加計數(shù)1↑10減計數(shù)×××1清零3.控制電路按照系統(tǒng)的要求，電路應(yīng)該完成以下4個功能；1〕當(dāng)操作直接清零按鍵時，要求計數(shù)器清零。2〕當(dāng)啟動按鍵閉合時，控制電路應(yīng)封鎖時鐘信號CP〔秒脈沖信號〕，同時計數(shù)器完成置數(shù)功能，顯示器顯示30秒字樣。當(dāng)啟動按鍵釋放時，計數(shù)器開場減法計數(shù)。3〕當(dāng)暫停連續(xù)開關(guān)處于暫停狀態(tài)時，控制電路封鎖計數(shù)脈沖，計數(shù)器停頓計數(shù)，顯示器顯示原來的數(shù)，而且保持不變，當(dāng)暫停連續(xù)開關(guān)處于連續(xù)狀態(tài)時，計數(shù)器正常計數(shù)，另外，外部操作開關(guān)都應(yīng)該采取消抖措施，以防止機械抖動造成電路工作不穩(wěn)定。4〕當(dāng)計數(shù)器遞減到零時，控制電路輸出報警信號，計數(shù)器保持狀態(tài)不變。2方案設(shè)計與論證2.1時間脈沖產(chǎn)生電路方案一：由集成電路定時器555與RC組成的多諧振蕩器作為時間標(biāo)準(zhǔn)信號源。圖SEQ圖\*ARABIC2555與RC組成的多諧振蕩器圖..方案二:由14位二進(jìn)制串行計數(shù)器/分頻器和振蕩器CD4060、BCD同步加法計數(shù)器CD4518構(gòu)成的秒信號發(fā)生器。圖SEQ圖\*ARABIC3石英晶體振蕩器圖電路中利用CD4060組成兩局部電路。一局部是14級分頻器，其最高分頻數(shù)為16384；另一局部是由外接電子表用石英晶體、電阻及電容構(gòu)成振蕩頻率為32768Hz的振蕩器。震蕩器輸出經(jīng)14級分頻后在輸出端Q14上得到1/2秒脈沖并送入由1/2CD4518構(gòu)成的二分頻器，分頻后在輸出斷Q1上得到秒基準(zhǔn)脈沖。方案選擇:本課程設(shè)計中對秒脈沖信號的精度要求并不是很高，并且方案二中用CD4060和分頻器構(gòu)成的基準(zhǔn)秒脈沖發(fā)生電路較于前者要復(fù)雜的多，而且CD4060和CD4518我們平常很少用，對其功能和引腳信息了解不多，所以，我們選用了方案一，用555定時器構(gòu)成電路中的脈沖信號發(fā)生器。2.2控制電路(1)暫停/連續(xù)控制電路電路過外部操作開關(guān)控制脈沖信號的連續(xù)與暫停來實現(xiàn)整個電路的連續(xù)與暫停功能。通過開關(guān)控制上下電平的接入，進(jìn)而控制秒脈沖是否接入計數(shù)器，從而到達(dá)暫停和連續(xù)的功能。原理圖如下所示。(2)置數(shù)/啟動控制電路利用單刀雙擲開關(guān)一端接地一端接電源，控制給計數(shù)電路的復(fù)位清零引腳接入上下電平2.3計數(shù)電路在數(shù)字系統(tǒng)中使用的最多的時序電路要算是計數(shù)器了。計數(shù)器不僅能用于對時鐘脈沖計數(shù)，還可以用于分頻、定時、產(chǎn)生節(jié)拍脈沖和脈沖序列以及進(jìn)展數(shù)字運算等。計數(shù)器的種類非常多。如果按計數(shù)器中的觸發(fā)器是否同時翻轉(zhuǎn)分類，可以將計數(shù)器分為同步式和異步式兩種。在同步計數(shù)器中，當(dāng)時鐘脈沖輸入時觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)是同時發(fā)生的。而在異步計數(shù)器中，觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)由先有后，不是同時發(fā)生的。在設(shè)計中我們選擇的是同步加/減計數(shù)器74LS192。它是雙時鐘同步可逆計數(shù)器，是8421BCD碼計數(shù)，其詳細(xì)引腳圖及功能表如下：圖74LS192引腳圖表74LS192功能表輸入輸出CRLDCPUCPDD3D2D1D0Q3Q2Q1Q01XXXXXXXO00000XXdcbadcba0111XXXX保持011XXXX加計數(shù)011XXXX減計數(shù)表中CR是清零端，LD是置數(shù)端，CPU是加計數(shù)時鐘輸入端，CPD是減計數(shù)時鐘輸入端，D3﹑D2﹑D1﹑D0DO都是計數(shù)器預(yù)置數(shù)輸入端，Q3﹑Q2﹑Q1﹑Q0都是數(shù)據(jù)輸出端，另外，C0是非同步進(jìn)位輸出端，BO是非同步借位端輸出端。2.4譯碼驅(qū)動及顯示單元電路BCD碼七段譯碼驅(qū)動器型號有74LS47〔共陽〕74LS48〔共陰〕、CD4511〔共陰〕等，本設(shè)計采用的是74LS48。其中A-D為BCD碼輸入端;a-g為譯碼輸出端，輸出"1〞有效，用來驅(qū)動LED共陰數(shù)碼管；LT’為測試輸入端，LT’=0時，譯碼輸出全為"1〞；BI’為消隱輸入端，BI’=0，譯碼輸出端全為"0〞；LE為鎖定端，LE=1時譯碼器處于鎖定狀態(tài)，譯碼輸出端保持在LE=0時的數(shù)值，LE=0為正常譯碼。74LS48有上拉電阻，故只需要在輸出端與數(shù)碼管管腳端之間串入限流電阻即可工作。譯碼器還有拒偽碼功能，當(dāng)輸入碼超過1001時，輸出全為"0”74LS48引腳圖3.5報警電路設(shè)計中要求電路在計數(shù)為0時實現(xiàn)光電報警的功能。設(shè)計方案中發(fā)光二極管實現(xiàn)了這一功能。電路圖如下列圖。當(dāng)高位計數(shù)器的數(shù)值減到0時，向前借位借口~BO又高電平變?yōu)榈碗娖?，有點路可知這是LED二極管亮，到達(dá)光電報警的作用。3單元電路的設(shè)計3.1時間脈沖產(chǎn)生電路的設(shè)計產(chǎn)生1Hz時間脈沖的電路圖由于R1=600Ω,R6=100Ω,C1=10Uf,C2=10nF，因為T=(R1+2R2)C㏑2，算得T=1.008s3.2計數(shù)電路的設(shè)計30秒籃球計時器，只需要進(jìn)展單一的遞減計算，所以在設(shè)計中我選擇的是同步加/減計數(shù)器74LS192。它是雙時鐘同步可逆計數(shù)器，是8421BCD碼計數(shù)。設(shè)計過兩片74LS192的級聯(lián)來實現(xiàn)一個30進(jìn)制的計數(shù)器。當(dāng)?shù)臀黄瑥?跳到9時，高位片進(jìn)位加一，直到實現(xiàn)三十秒的計數(shù)功能。再者，因為要求中提到要求電路要實現(xiàn)倒數(shù)計時，所以74LS192的加計數(shù)器信號輸入當(dāng)應(yīng)該加上無用性號〔高電平〕。計數(shù)電路的核心是置數(shù)局部。本設(shè)計中的30秒只需將兩計數(shù)器的輸入端分別置為0011和0000即可，采用同步置數(shù)的方式來實現(xiàn)30置數(shù)。因為74LS192是十進(jìn)制的計數(shù)器，所以當(dāng)?shù)褂嫊r為0時，計數(shù)器會跳到99，因此我們采用99置數(shù)來解決這個問題，最后讓顯示器停在30秒處。計數(shù)電路如下：3.3控制電路的設(shè)計控制電路如上圖所示，包括暫停/連續(xù)控制電路和置數(shù)/啟動控制電路來實現(xiàn)整個裝置的暫停計數(shù)和繼續(xù)計數(shù)，重新置數(shù)和啟動計數(shù)的功能。當(dāng)B開關(guān)置于置數(shù)位置時，不管C置于哪端都不開場計數(shù)；當(dāng)B開關(guān)置于啟動端時，開關(guān)C至于連續(xù)端時開場計數(shù)，開關(guān)C至于暫停端時計數(shù)暫停。3.4譯碼及驅(qū)動顯示電路譯碼電路的功能是將計數(shù)器的輸出代碼進(jìn)展翻譯，變成相應(yīng)的數(shù)字。用于驅(qū)動LED七段數(shù)碼管的譯碼器常用的有74LS48。74LS48是BCD-7段譯碼器/驅(qū)動器，其輸出是OC門輸出且低電平有效，專用于驅(qū)動LED七段共陽極顯示數(shù)碼管。如圖9所示。假設(shè)將計數(shù)器的每位輸出分別接到相應(yīng)七段譯碼器的輸入端，便可進(jìn)展不同數(shù)字的顯示。3.5報警電路的設(shè)計報警電路的設(shè)計見上面的2.5。3.6電路總圖圖SEQ圖\*ARABIC4電路總圖..4調(diào)試及測試結(jié)果分析4.1調(diào)試在這兩周的課程設(shè)計中，通過查找資料、比擬各種方案、討論，最終確立了比擬簡單又比擬完善的方案,根本完成了此次課程設(shè)計的任務(wù)。4.2結(jié)果分析(1)控制電路檢查電路控制局部沒有問題。(2)顯示電路檢查電路顯示局部沒有問題。(3)、計時電路檢查計時電路局部沒有問題。(4)、555脈沖發(fā)生電路檢查脈沖發(fā)生電路沒有問題。(5)、報警電路檢查報警電路光沒有問題。結(jié)論此次電子課程設(shè)計是理論與實踐相結(jié)合的最好形式。在設(shè)計過程中，通過自主查找數(shù)據(jù)和其他資料，接觸到了很多新鮮的東西。經(jīng)過這